(57)【要約】  波エネルギを捕捉するための方法、システム及び装置１０が開示される。水中波エネルギ捕捉装置１０は、管１２と、複数の一方向弁２１，３１，４１とを備えている。管１２は、管１２の上流端１０ｕに海水流入口１１を有している。管１２の下流端１０ｄは、管１２からの海水流によって動力供給されるエネルギ利用手段２と連通可能である。一方向弁２１，３１，４１は、管１２を一連のチャンバ２０，３０，４０に分割する。チャンバは、弾性壁２２，３２，４２を備えている。これらは、各チャンバ２０，３０，４０の有効内部容積を変更するように変形可能である。弁２１，３１，４１は、開くことによって管１２内の下流方向への水の流れを許容し、閉じることによって管１２内の上流方向への水の流れに抵抗する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管と、
前記管の上流端にある海水流入口、及び前記管からの海水流によって動力供給されるエネルギ利用手段と連通可能な前記管の下流端と、
前記管を一連のチャンバに分割する複数の一方向弁と、を備え、
前記各チャンバは有効内部容積を変更する変形可能な弾性壁を有し、
前記各一方向弁は、前記管内の下流方向への水の流れを許容するために開くように構成され、前記管内の上流方向への水の流れに抵抗するために閉じるように構成されている、水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項２】
前記各チャンバのうちの少なくとも１つは、前記管内における前記少なくとも１つのチャンバ内への下流方向への水の流れに応答して膨張するように構成されている、請求項１に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項３】
前記流入口に近位の前記一方向弁は、前記流入口から入る水の流れに応答して開くように構成され、前記流入口から流れ出る水の流れに応答して閉じるように構成されている、請求項１又は２に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項４】
前記各チャンバの少なくとも１つを包囲し、前記チャンバ又は前記各チャンバの前記弾性壁の膨張を制限するように構成された透水性シェルをさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項５】
それぞれのチャンバを包囲する前記シェルの領域の内部容積が、包囲された前記それぞれのチャンバの最大容積を実質的に画定する、請求項４に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項６】
前記シェルがメッシュから成る、請求項４又は５に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項７】
前記流入口は漏斗から成る、請求項１〜６のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項８】
前記上流端のより近くに位置する前記チャンバは、前記下流端のより近くに位置するチャンバと比較して大きな平均外周を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項９】
前記管は、前記上流端から前記下流端に向かって内向きに先細りになっている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項１０】
前記上流端のより近くに位置する前記一方向弁は、前記下流端のより近くに位置する前記一方向弁と比較して、流体が流れるより大きな開口を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項１１】
前記一方向弁又は前記各一方向弁は、複数の可撓性弁部材を備え、前記各可撓性弁部材は、それらの周囲の根元部分を介して前記管の内周面に接続されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項１２】
前記一方向弁又は前記各一方向弁が多尖弁を備えている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項１３】
流入口フィルタをさらに備える、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項１４】
流入口カバーをさらに備える、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置からのエネルギを利用するための発電システムにおいて、
前記水中波エネルギ捕捉装置からの水流によって動力供給されるタービンと、発電機とを備える、発電システム。
【請求項１６】
前記水中波エネルギ捕捉装置を海底に固定するための１つ以上のアンカーをさらに備える、請求項１５に記載の発電システム。
【請求項１７】
前記水中波エネルギ捕捉装置と前記１つ以上のアンカーとの間を接続するための１つ以上のテザーをさらに備える、請求項１６に記載の発電システム。
【請求項１８】
前記海底に対する前記水中波エネルギ捕捉装置の深さを制御するための調整可能なテザーシステムをさらに備える、請求項１７に記載の発電システム。
【請求項１９】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置を複数備える、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の発電システム。
【請求項２０】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置、及び／又は請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の発電システムを使用して波エネルギを捕捉する方法。
【請求項２１】
上流端に流入口を有する管を設け、前記管は、前記管内における下流方向への水の流れを許容するために開くことができるように構成された複数の一方向弁によって一連のチャンバに分割され、前記各一方向弁は前記管内における上流方向への水の流れに抵抗するために閉じることができるように構成され、
管を海水に浸し、
前記管の下流端をエネルギ利用手段に接続する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
添付の図面を参照して、本明細書に実質的に記載される装置、システム又は方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に水面下の波から波エネルギを捕捉するための方法、装置及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
波エネルギ装置は、様々な形態で提供される。波エネルギ装置の１つのタイプは、潮の上昇及び下降運動を利用し、例えば、海底に固定された静止部材に対して作用する浮力部材を利用する。潮の上昇及び下降運動は、比較的予測可能で規則的であるため、波エネルギを抽出することができる比較的複雑でない供給源となる。
【０００３】
波エネルギ装置がより容易に設置及び維持され得る海岸線の近くでは、海底に沿って交互に移動する水面下の波の引き潮及び流れは、捕捉されるべき波エネルギのより強力な供給源となる。しかしながら、そのような波エネルギは、不規則であり、予測不可能である。したがって、規則的で連続的なエネルギ源を利用することは困難であり、特定の電力帯域内での動作効率のために発電設備を最適化することも困難である。
【０００４】
さらに、海岸線の近くに設置された波エネルギ装置は、海洋生物と、海水浴や船舶などの人間活動とを含む環境要因に対してより敏感でなければならない。タービンはブレードの衝突及び騒音などの問題を引き起こし、後者は、エコーロケーションに依存する海洋生物にとって特に有害である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、管及び複数の一方向弁のうちの少なくとも１つを備える波エネルギ捕捉装置が提供される。好ましくは、波エネルギ装置は完全に水中に沈めることができる。したがって、波エネルギ装置は、水面下の波からエネルギを捕捉するように構成されてもよい。
【０００７】
好ましくは、装置は、管の上流端に海水流入口を有する管を含む。理想的には、管の下流端がエネルギ利用手段と連通可能である。エネルギ利用手段は、管からの海水流によって動力を供給されてもよい。一方向弁は、管を一連のチャンバに分割するように配置することができる。各チャンバは弾性壁を備えている。理想的には、これらは各チャンバの有効内部容積を変更するように変形可能である。
【０００８】
好ましくは、弁の各々は、管内の下流方向への水の流れを許容するために開くことができるように構成されている。好ましくは、弁の各々は、管内の上流方向への水の流れに抵抗するために閉じることができるように構成されている。
【０００９】
好ましくは、各チャンバのうちの少なくとも１つは、管内における上記少なくとも１つのチャンバ内への下流方向への水の流れに応答して膨張するように構成されている。
【００１０】
好ましくは、入口に近位の弁は、流入口から入る水の流れに応答して開くように構成されている。好ましくは、流入口に近位の弁は、流入口から流れ出る水の流れに応答して閉じるように構成されている。流入口は漏斗から成ることができる。
【００１１】
好ましくは、装置は、チャンバの少なくとも１つを包囲する透水性シェルをさらに備える。シェルは、チャンバ又は各チャンバの弾性壁の膨張を制限するように構成することができる。シェルは、メッシュから成ることができる。
【００１２】
有利なことに、シェルの使用は弾性壁が構成される材料が水圧変化により敏感になることを可能にし、それによって装置のエネルギ捕捉能力を増加させる。特に、弾性壁は、潮力が非常に変動しやすい海洋環境において他の点で実用的であるよりも、より薄かったり、より弾性的であったりしてもよい。シェルの使用は、大きな力からの損傷に対する装置の負担を明らかに増大させることなく、小さな力に対する装置の感度を増大させる。
【００１３】
好ましくは、それぞれのチャンバを包囲するシェルの領域の内部容積が、上記それぞれの包囲されたチャンバの最大容積を実質的に画定する。
【００１４】
好ましくは、上流端のより近くに位置するチャンバが下流端のより近くに位置するチャンバと比較して大きな平均外周を有する。
【００１５】
好ましくは、管が上流端から下流端に向かって内向きに先細りになっている。
【００１６】
好ましくは、上流端のより近くに位置する一方向弁が下流端のより近くに位置する一方向弁と比較して、流体が流れるより大きな開口を有する。
【００１７】
好ましくは、一方向弁又は各一方向弁が複数の可撓性弁部材を備え、各可撓性弁部材はその周囲の根元部分を介して管の内周面に接続されている。好ましくは、一方向弁又は各一方向弁が二尖弁又は三尖弁である。装置は、流入口フィルタを備えることができる。多くの装置は、流入口カバーを備えている。
【００１８】
本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様による装置からのエネルギを利用するためのシステムが提供される。前記システムは、発電システムであってもよい。システムは、タービン及び発電機を備えることができる。システムは、理想的には共通のエネルギ利用手段に接続されたそれぞれの下流端を有する、本発明の第１の態様による複数のデバイスを備えることができる。システムは、装置を海底に固定するための１つ以上のアンカーを備えることができる。システムは、装置とアンカーとの間を接続するための１つ以上のテザーを備えることができる。システムは、装置又は各装置の深さを制御するための調整可能なテザーシステムを備えることができる。
【００１９】
本発明の第３の態様によれば、波エネルギを捕捉する方法が提供される。この方法は、本発明の第１の態様による装置、及び／又は本発明の第２の態様によるエネルギを利用するシステムを使用することを含むことができる。この方法は、以下のステップのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００２０】
上流端に流入口を有する管を設け、管は、管内における下流方向への水の流れを許容するために開くことができるように構成された複数の一方向弁によって一連のチャンバに分割され、各一方向弁は管内における上流方向への水の流れに抵抗するために閉じることができるように構成され、
管を海水に浸し、
前記管の下流端をエネルギ利用手段に接続する。
【００２１】
本発明の異なる態様の特徴及び利点は、文脈が許せば、互いに組み合わせるか、又は置き換えることができることを理解されたい。
【００２２】
例えば、本発明の第１の態様及び／又は第２の態様に関連して説明した装置及び／又はシステムの特徴は、本発明の第３の態様に関連して説明した方法の一部として提供することができる。例えば、この方法は、透水性シェルを設け、少なくとも１つのチャンバを包囲するように透水性シェルを配置するステップを含むことができる。
【００２３】
さらに、そのような特徴自体が、本発明のさらなる態様を構成することができる。例えば、調節可能なテザーシステムの特徴は、それ自体、本発明のさらなる態様を構成し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本発明をより容易に理解するために、本発明の実施形態を、一例として添付の図面を参照して説明する。
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る波エネルギ捕獲装置を組み込んだ水面下波力発電システムの断面概略図である。
【図２】図２は、図１の波エネルギ捕捉装置を分離して示す概略図である。
【図３】図３は、図１の波エネルギ捕捉装置の代表的な一連のチャンバを部分的に拡大した断面概略図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に係る波エネルギ捕捉装置を組み込んだ水面下波力発電システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、水面下の海の波によって動作するエネルギ発生システム１の断面概略図である。システム１は、エネルギ利用システム２と、本発明の第１の実施形態に係る波エネルギ捕捉装置１０とを備えている。
【００２６】
エネルギ利用システム２は、発電機３と、電気ケーブル３ａと、電気負荷３ｂと、タービン４と、パイプ６とを備えている。発電機３は、電気ケーブル３ａを介して電気負荷３ｂに電気的に接続されている。発電機はタービン４によって機械的に動力を供給され、タービン４はパイプ６からタービン４に入力される水流によって機械的に動力を供給される。タービン４は、水出口として排出口５を備えている。パイプ６は、波エネルギ捕捉装置１０の下流端１０ｄからタービン４に水を導く。
【００２７】
波エネルギ捕捉装置１０は、その装置１０の下流端１０ｄと上流端１０ｕとの間に延びるほぼ環状断面の細長い先細りの水管１２を備えている。したがって、管１２は、概して、波エネルギ捕捉装置１０と同じ下流端１０ｄ及び上流端１０ｕを共有する。漏斗状の流入口１１は、上流端１０ｕに設けられている。
【００２８】
さらに、管１２、そして波エネルギ捕捉装置１０は、概して、オウム貝に類似したコイル形状をなしている。これは、図１において点線１０ｓによって示されているが、点線１０ｓは必ずしも波エネルギ捕捉装置１０の物理的構造の一部を形成するのではなく、むしろ、その概略的な形状を示すことに留意されたい。管１２は、下流端１０ｄに向かって内向きに先細りになっており、実質的に水を通さず、管１２の有効容積を変えるように変形できる弾性壁を備えている。
【００２９】
波エネルギ捕捉装置１０は、管１２を一連のチャンバに分割する一連の一方向弁をさらに備えている。第１、第２及び第３のチャンバ２０，３０，４０のみが図１に代表的に示されており、これらの順に上流端１０ｕに近い。しかしながら、管１２の上流端１０ｕと下流端１０ｄとの間には追加のチャンバが存在する。図示されたチャンバ２０，３０，４０のそれぞれは、対応する第１、第２及び第３の弁２１，３１，４１によって区画されており、これらの弁は、波エネルギ捕捉装置１０内に存在する他の弁を代表するものであるが、他の弁は、明瞭にするために図１から省略されている。
【００３０】
概して、２つの連続する弁と、それらの間の弾性のある管１２の壁の一部とが、それぞれのチャンバを画定する。したがって、各チャンバは、そのチャンバの有効内部容積を変更するように変形可能な弾性壁を有する。しかしながら、各弁に隣接する管１２の円周領域は、各弁の動作の信頼性を維持するように、変形又は撓みを防止するように補強されてもよいことに留意されたい。
【００３１】
管のテーパにより、上流端１０ｕのより近くに位置する弁は、下流端１０ｄのより近くに位置する弁と比較して、流体が流れるより大きな開口を有する。さらに、上流端１０ｕの近くに位置するチャンバは、下流端１０ｄの近くに位置するチャンバに比べて、より大きな平均外周を有する。図１に示されるように、最大のチャンバ２０は、上流端１０ｕに連続的に最も近いチャンバであり、チャンバ２０は、概念的には連続して続くチャンバ３０，４０よりも単位長さ当たりに収容できる海水体積が大きい。これは、チャンバ２０，３０，４０が同じ内圧及び外圧を受けることに基づいている。また、チャンバ２０，３０，４０の内圧が互いに同じであり、波エネルギ捕捉装置１０の外部の圧力も同じである場合、各チャンバの対応する弾性壁部分２２，３２，４２は、図１に示すように、元の応力を受けていない位置から変形しないことにも留意されたい。
【００３２】
図１の波エネルギ捕捉装置の概略図が単独で示されている図２を簡単に参照すると、波エネルギ捕捉装置１０は、網目構造の透水性シェル１３をさらに備え、透水性シェル１３は管１２の外側に配置されている。これは、また、同じシェル状の外形に大まかに従うが、波エネルギ捕捉装置のそれぞれのチャンバ２０，３０，４０と一致する周期的な波状の膨らみを伴う。さらに、各膨らみの最大円周は、各チャンバの軸方向における中央とほぼ一致する。各膨らみ間のシェル１３の最小円周は、２つの隣接するチャンバ間の軸方向における境界とほぼ一致し、したがって弁の位置とも一致する。したがって、シェル１３は一連の領域を有し、シェルの各領域はそれぞれのチャンバを包囲する。
【００３３】
具体的には、図１に戻って参照すると、第１及び第２の弁２１，３１、並びに第１の弾性壁部分２２によって画定される第１のチャンバ２０は、第２のシェル領域２３によって包囲されている。第３及び第３の弁３１，４１、並びに第２の弾性壁部分３２によって画定される第２のチャンバ３０は、第２のシェル領域３３によって包囲されている。第３のチャンバ４０は、第３の弁４１、第４の弁(図示せず)及び第３の弾性壁部分４２によって画定され、第３のシェル領域４３によって包囲されている。
【００３４】
本実施形態における各一方向弁は、人工心臓弁の技術分野で周知である三尖弁の形態をなしている。このような三尖弁の例は米国特許第４２２２１２６号明細書に開示されており、その内容は、適用可能な法律によって許容される範囲まで参照により本明細書に組み込まれる。
【００３５】
各弁は３つの可撓性弁部材を有し、各弁部材は、その周囲の根元部分を介して管１２の内周面に接続されている。弁は図１に概略的に示されているに過ぎないため、３つの弁部材のうちの２つだけが図１に示されている。しかしながら、図２を参照すると、第１の弁２１の３つの弁部材２１ａ，２１ｂ，２１ｃの全てが示されている。後続の弁も、３つの弁部材を有するものとして表されている。しかしながら、図１及び図２の両方では、各チャンバの弾性壁部分が応力を受けておらず、弁が閉鎖位置にあり、弁部材が互いに向かって付勢され、各チャンバを密封するように当接する等圧状態が示されている。
【００３６】
さらに、各弁は、上流端１０ｕに向かう上流方向の管内における水流に応答して閉じるように配置されている。したがって、各弁は、この上流方向の水流に抵抗する。逆に、各弁は、下流端１０ｄに向かう下流方向の管内における水流に応答して開くように配置されている。別の言い方をすれば、上流の水圧がその弁の下流の水圧より大きい場合にのみ、各弁の間の圧力差が弁を実質的に開く。
【００３７】
したがって、水面下の波によって生じる漏斗状の流入口１１に向かう水の流れは、弁２１，３１，４１を順に開かせる。これは、第１、第２及び第３のチャンバ２０，３０，４０を有する波エネルギ捕捉装置１０の一部を拡大した断面概略図を分離して示す図３に示されている。また、第１、第２及び第３の弁２０，３０，４０の各々の３つの弁部材のうちの２つのみが示されている。
【００３８】
水の流れは、矢印Ｆで示すように、漏斗状の流入口１１によって集中し、第１の弁２１の上流の水圧がチャンバ２０内の弁２１の下流の水圧よりも高くなる。これにより、弁部材２１ａ，２１ｂは、水が第１のチャンバ２０に流入できるように離間する。同時に、チャンバ２０の外部の水圧に対するチャンバ２０内部の圧力の増加は、第１のチャンバ２０の弾性壁部分２２を膨張させる。同様に、水流は第２のチャンバ３０及び第３のチャンバ４０等へと継続し、弁部材３１ａ，３１ｂ，４１ａ，４１ｂはチャンバ３０，４０内に水を流すように離間し、それぞれの弾性壁部分３２，４２は各チャンバ３０，４０内の圧力の増加に応答して膨張する。
【００３９】
管１２の各壁部分の膨張は、シェル１３のそれぞれの領域によって制限される。具体的には、第１の壁部分２２が第１のシェル領域２３によって膨張が制限され、第２の壁部分３２は第２のシェル領域３３によって膨張が制限され、第３の壁部分４２は第１のシェル領域４３によって膨張が制限される。このように、それぞれのチャンバを包囲するシェル領域の内部容積は、上記それぞれのチャンバの最大容積を実質的に画定する。
【００４０】
したがって、水は、管１２の連続するチャンバに沿って水面下の波の作用で動き、それによりエネルギ利用手段２が駆動される。
【００４１】
水面下の波が流入口１１から反対の方向に進み、流入口１１のすぐ外側の圧力に比べて第１のチャンバ２０内の圧力が大きい条件下では、弁部材２１ａ，２１ｂは互いに密着し、第１のチャンバ２０から外部への流出を防止する。同様に、任意の上流チャンバ内の圧力が隣接する下流チャンバ内の圧力よりも低い場合、これらの隣接するチャンバ間の弁は閉じて、上流端１０ｕに向かう上流方向の水流を防止する。
【００４２】
さらに、海の波の不規則性及び局所的な性質のために、波エネルギ捕捉装置１０の外部の異なる位置において多くの圧力変動がある。これは、管１２の変形可能な弾性壁部分と共に作用し、チャンバ間の圧力差を生じさせる。隣接する下流チャンバと比較して上流チャンバ内により大きな圧力が存在する場合、それらの間の弁が開く。隣接する上流チャンバと比較して下流チャンバ内により大きな圧力が存在する場合、それらの間の弁は閉じる。さらに、波エネルギ捕捉装置１０の外部圧力が内部圧力よりも高い場合には、管１２の変形可能な壁部分は、波エネルギ捕捉装置１０の下流端１０ｄから水を追い出すために絞られる。さらに、上流端１０ｕが下流端１０ｄよりも幅広である管１２のテーパ構造は、下流方向への水流を促進する。
【００４３】
上述したように、図１〜３を参照して説明した第１の実施形態は、波エネルギ捕捉装置１０の管１２を通る水流を過度に妨げないが、波エネルギ捕捉装置１０を海底に固定することを含む波エネルギ捕捉装置１０の輸送及び設置を大幅に容易にするようにコイル状に巻かれている。しかしながら、波エネルギ捕捉装置１０は必ずしもコイル状に巻かれる必要はない。
【００４４】
図４は、波エネルギ捕捉装置１０が直線的に延びている本発明の代替の第２の実施形態を示す。第２の実施形態は、第１の実施形態と同じ原理的特徴および特徴を有し、同じ参照番号が同じ特徴を示すために使用される。この第２の実施形態の波エネルギ捕捉装置１０は、１０個のチャンバ２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００を有するものとして図４に概略的に示されている。
【００４５】
具体的には、図４は、第２の実施形態に係る波エネルギ捕捉装置１０を備える水面下の波力を利用した発電システム１の概略図である。システム１は、第１の実施形態に関して既に説明したように、エネルギ利用手段２を備えている。
【００４６】
システム１は、流入口フィルタ１４と流入口カバー１５とを備えるように図４にさらに示されている。流入口フィルタ１４は流入口１１とは別個に示されているが、実際には、海のデブリや海洋生物などの物体が管１２内に侵入するのを防止するために、流入口１１の上に配置される。流入口カバー１５は、また、装置によって受信された波力を制御するために流入口１１の上に位置決め可能であり、部分的な覆いは、装置１０内に全波力の一部のみを導く。流入口フィルタ１４及び流入口カバーは、また、図１〜３に明示的に示されていない場合でも、本発明の第１の実施形態の一部として提供される。
【００４７】
本発明の任意の実施形態による装置の実際の使用中に、装置１０の深さを制御することが必要になることがある。潮汐活動が多い時期には、装置の動作を維持しながら損傷を防ぐように、装置を海底により近く、より深く配置することが望ましい場合がある。反対に、潮汐活動が少ない時期には、装置を水面に近づけることができ、その結果、水面に近い水面下の波のより顕著な引き込み及び流れの力が、装置１０を効率的に動作させるのに十分となる。
【００４８】
この目的のために、装置１０は、調整可能なテザーシステムを介して海底上の１つ以上のアンカー点に接続されてもよい。波のエネルギが所定の量を超えて増加すると、調節可能なテザーシステムは、装置を海底に向かって自動的に引き寄せて損傷を防止するように構成することができる。逆に、波エネルギが減少するにつれて、調節可能なテザーシステムは装置が表面に向かって上昇することができるように、装置を自動的に解放するように構成することができる。このような調整可能なテザーシステムは、波エネルギによって機械的に動力を供給されてもよく、したがって、本実施形態による装置の深さは波力に比例し得る。代替的に、調節可能なテザーシステムは少なくとも部分的に、電気駆動されてもよい。
【００４９】
さらに、本発明の実施形態に係る波エネルギ捕捉装置１０は、波エネルギの急激な変化に応答してその深さ及び深さの変化率を制御するのに必要な力を最適化する所定の浮力を有することができる。これは、少なくとも部分的には波エネルギ装置に作用する浮力装置を設けることによって達成することができる。これらは、例えば、ブイラインを介して波エネルギ捕捉装置１０に取り付けられる水面ブイ及び／又は水面下ブイの形態であってもよい。有利なことに、水面ブイを設けることは、波エネルギ装置の深さをコントロールすることと、波エネルギ装置の位置を容易に示す方法との両方に役立てることができる。したがって、波エネルギ装置は、輸送交通によって意図せずに損傷を受ける可能性が低く、整備のためにより容易に配置することができる。
【００５０】
あるいは、本発明の実施形態に係る異なる組の装置１０を、所定の固定深さに配置してもよい。このような場合、カバー１５を１つ以上設けてもよい。潮汐活動が多い時期には、カバー１５は、より浅い深さに配置された装置を保護すると想定される。逆に、潮汐活動が少ない時期には、カバーをより深い場所の装置に迂回させることができる。これは、そのようなより深く配置された装置の動作を、それらを保護するためではなく、最適以下の効率で動作させないようにするためである。
【００５１】
このようなカバーは、調節可能なテザーシステムに関連して上述したものと類似の調節システムによって駆動されてもよく、波エネルギのみから機械的に動力が供給されるか、または電動の態様が組み込まれるかのいずれかである。
【００５２】
本発明の実施形態に係る装置１０が一定の深さに配置される場合、これは、海底に固定されたプラットホームに取り付けることによって達成され得る。そのようなプラットホームは、その中に埋め込まれていてもよいし、そうでなければ、本願の様々な実施形態による装置によって電力供給されるエネルギ利用手段２を保護するように構成されていてもよい。そのような「一定の深さ」の実施形態では、ブイは、波エネルギ装置の位置を示すための手段として提供されてもよい。
【００５３】
本発明の発明者は、人間の心臓血管系からインスピレーションを得ており、特に、心臓血管系が不整脈の間でさえも比較的一定した血流を維持する心臓血管系の能力からインスピレーションを得ている。装置１０は、その弾性壁１２及び三尖弁と共に、心臓血管系の態様及び利点を模倣している。本発明の実施形態は、海岸線の近くで広く行き渡っている不規則及び予測不可能な海面下の波力を、より予測可能で規則的な水の流れに変換することができる波エネルギ捕捉装置１０を提供する。すなわち、波エネルギ捕捉装置１０は、海岸線の近くで広く行き渡っている不規則及び予測不可能な海面下の波力を、より予測可能で規則的な水の流れに変換することができる。これは、このような水の規則的な流れを電気に効率的に変換するように最適化されたタービン４に動力を供給するように導くことができる。
【００５４】
本発明はタービンに関連して特に有効であると考えられるが、他のエネルギ利用手段２も考えられる。例えば、水は、従来の水力発電システムと併せて使用される実施形態によって、内陸貯水池まで汲み上げられてもよい。
【００５５】
さらに、本発明の実施形態に係る複数の波エネルギ装置１０を、発電のためのシステムの一部として提供してもよい。複数の装置の下流端１０ｄから出力された水流を単一のパイプ６に組み合わせて、本発明による単一の装置１０よりもさらに規則的な水流のパワーをタービン４に供給することができる。規則性の増加は、個々の流れの組み合わせの平均化効果によるものである。
【００５６】
本発明の代替実施形態では、本明細書で説明される特徴に加えて、又はその代わりに、他の特徴が提供されてもよい。例えば、多尖弁が記載された実施形態において使用され、心臓血管系に関連する類似性及び利点のために一般に好ましいが、代替の一方向弁が可能な置換である。これらは、可撓性弁部材を有することができる。あるいは、それらは、例えばボール、リング又はヒンジとして成形され、任意選択で閉状態に向かってばね荷重がかけられる、誘導された剛性弁部材を有することができる。
【００５７】
多くの異なった形式のエネルギ利用手段も考えられる。本実施形態は、電気を生成するために装置から出力される水流からのエネルギを利用することに向けられている。しかし、この運動力は、他の方法、例えば、機械を直接駆動する方法、又は当技術分野で知られている他の方法で使用することができる。
【００５８】
本発明をその特定の実施形態に関連して説明してきたが、多くの代替、修正及び変形が当業者には明らかである。したがって、添付の特許請求の範囲内に入るそのような代替、修正及び変形をすべて包含することが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年8月27日(2019.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管と、
前記管の上流端にある海水流入口、及び前記管からの海水流によって動力供給されるエネルギ利用手段と連通可能な前記管の下流端と、
前記管を一連のチャンバに分割する複数の一方向弁と、を備え、
前記各チャンバは有効内部容積を変更する変形可能な弾性壁を有し、
前記各一方向弁は、前記管内の下流方向への水の流れを許容するために開くように構成され、前記管内の上流方向への水の流れに抵抗するために閉じるように構成されている、水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項２】
前記各チャンバのうちの少なくとも１つは、前記管内における前記少なくとも１つのチャンバ内への下流方向への水の流れに応答して膨張するように構成されている、請求項１に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項３】
前記流入口に近位の前記一方向弁は、前記流入口から入る水の流れに応答して開くように構成され、前記流入口から流れ出る水の流れに応答して閉じるように構成されている、請求項１又は２に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項４】
前記各チャンバの少なくとも１つを包囲し、前記チャンバ又は前記各チャンバの前記弾性壁の膨張を制限するように構成された透水性シェルをさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項５】
それぞれのチャンバを包囲する前記シェルの領域の内部容積が、包囲された前記それぞれのチャンバの最大容積を実質的に画定する、請求項４に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項６】
前記シェルがメッシュから成る、請求項４又は５に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項７】
前記流入口は漏斗から成る、請求項１〜６のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項８】
前記上流端のより近くに位置する前記チャンバは、前記下流端のより近くに位置するチャンバと比較して大きな平均外周を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項９】
前記管は、前記上流端から前記下流端に向かって内向きに先細りになっている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項１０】
前記上流端のより近くに位置する前記一方向弁は、前記下流端のより近くに位置する前記一方向弁と比較して、流体が流れるより大きな開口を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項１１】
前記一方向弁又は前記各一方向弁は、複数の可撓性弁部材を備え、前記各可撓性弁部材は、それらの周囲の根元部分を介して前記管の内周面に接続されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項１２】
前記一方向弁又は前記各一方向弁が多尖弁を備えている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項１３】
流入口フィルタをさらに備える、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項１４】
流入口カバーをさらに備える、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置からのエネルギを利用するための発電システムにおいて、
前記水中波エネルギ捕捉装置からの水流によって動力供給されるタービンと、発電機とを備える、発電システム。
【請求項１６】
前記水中波エネルギ捕捉装置を海底に固定するための１つ以上のアンカーをさらに備える、請求項１５に記載の発電システム。
【請求項１７】
前記水中波エネルギ捕捉装置と前記１つ以上のアンカーとの間を接続するための１つ以上のテザーをさらに備える、請求項１６に記載の発電システム。
【請求項１８】
前記海底に対する前記水中波エネルギ捕捉装置の深さを制御するための調整可能なテザーシステムをさらに備える、請求項１７に記載の発電システム。
【請求項１９】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置を複数備える、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の発電システム。
【請求項２０】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の水中波エネルギ捕捉装置、及び／又は請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の発電システムを使用して波エネルギを捕捉する方法。
【請求項２１】
上流端に流入口を有する管を設け、前記管は、前記管内における下流方向への水の流れを許容するために開くことができるように構成された複数の一方向弁によって一連のチャンバに分割され、前記各一方向弁は前記管内における上流方向への水の流れに抵抗するために閉じることができるように構成され、
管を海水に浸し、
前記管の下流端をエネルギ利用手段に接続する、請求項２０に記載の方法。
【国際調査報告】
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